Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Automatik-Getriebe, wie
ein stufenlos einstellbares Getriebe, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1
genannten Merkmalen.
Automatik-Getriebe der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie weisen ein
Drehzahlübersetzungsmittel, eine Getriebesteuerung für das Drehzahlüberset
zungsmittel sowie einen von einer Fördereinrichtung mit Arbeitsmedium ge
speisten Versorgungskreis für das Drehzahlübersetzungsmittel auf. Mittels des
Versorgungskreises wird das von der Fördereinrichtung geförderte Arbeitsme
dium über die Getriebesteuerung dem Drehzahlübersetzungsmittel zugeführt,
um unterschiedliche Drehzahlübersetzungen einstellen zu können. Vom Dreh
zahlübersetzungsmittel beziehungsweise von der Getriebesteuerung geht ein
Rückführkreis für das Arbeitsmedium aus, der beispielsweise zu dem Tank für
das Arbeitsmedium führt. Vom Rückführkreis geht zumindest ein Abzweig aus,
um zumindest eine Kühl- und/oder Schmierstelle des Getriebes mit dem Ar
beitsmedium zu versorgen. Ferner besitzt das Getriebe eine Volumenstromre
geleinrichtung, die im Versorgungskreis angeordnet, beispielsweise der För
dereinrichtung nachgeschaltet ist. Von der Volumenstromregeleinrichtung geht
ein Abströmkreis die Abregelmenge des Arbeitsmediums aus. Es kann vorge
sehen sein, daß der Abströmkreis im Tank oder im Ansaugbereich der Pumpe
mündet, um diese aufzuladen. Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise in der
DE 198 26 747 A1 gezeigt. Im Rückführkreis ist ein Umschaltventil angeordnet,
das es ermöglicht, das vom Drehzahlübersetzungsmittel rückströmende Ar
beitsmedium entweder dem Ansaugbereich der Pumpe oder einer Kupplung
zuzuführen, um diese zu kühlen. Das in der DE 198 26 747 A1 beschriebene
Getriebe ist vorzugsweise als stufenlos einstellbares Getriebe ausgebildet. Ein
weiteres stufenlos einstellbares Getriebe ist beispielsweise aus der DE 195 46
293 A1 bekannt.
Bei diesen Automatik-Getrieben ist es notwendig, den maximalen Volumen
strom, der zur Getriebesteuerung fließt und an das Drehzahlübersetzungsmittel
geleitet werden kann, mittels der Volumenstromregeleinrichtung zu begrenzen.
Damit werden zu hohe Rückstaudrücke und Leitungsverluste vermieden. Dar
über hinaus können die Ventile, insbesondere der Getriebesteuerung, für einen
geringen Volumenstrombereich ausgelegt werden. Dadurch erhöht sich deren
Regelqualität. Die an der Volumenstromregeleinrichtung abgezweigte Abre
gelmenge des Arbeitsmedium kann - wie vorstehend erwähnt - zur Aufladung
des Ansaugbereichs der Fördereinrichtung genutzt werden, was deren Ge
räuschverhalten verbessert. Die Volumenstromregeleinrichtung teilt also den
von der Fördereinrichtung gelieferten Gesamtvolumenstrom in die abgeregelte
Menge auf, die zum Drehzahlübersetzungsmittel geleitet wird, und in die Abre
gelmenge, die zum Tank oder zum Ansaugbereich der Fördereinrichtung zu
rückgeführt wird. Das aus dem Hochdruckkreis (Getriebesteuerung und Dreh
zahlübersetzungsmittel) zurückfließende Arbeitsmedium wird vom Rückführ
kreis vorrangig für Kühl- und Schmierzwecke abgezweigt. Als Schmier- und
Kühlmedium steht daher nur die abgeregelte Menge des Arbeitsmediums ab
züglich der Steuerungsleckage und der dynamischen Volumenstromanforde
rung des Drehzahlübersetzungsmittels zur Verfügung.
Bei den bekannten Getrieben entsteht damit ein Zielkonflikt. Einerseits muß
eine genügend große Menge an Schmier- und Kühlmedium bereitgestellt wer
den, um selbst im schlechtesten Fall instabile Zustände im Wärmehaushalt
des Getriebes zu vermeiden. Dies erfordert also hohe Mediummengen. Ande
rerseits soll jedoch die Getriebesteuerung mit ihren Elementen nur kleine
Druckverluste haben und klein und kompakt bauen. Dies erfordert eine relativ
geringe Menge an Arbeitsmedium. Es entsteht also der Zielkonflikt, da für die
Getriebesteuerung ein geringerer Mediumbedarf besteht als für die Schmier-
und Kühlzwecke.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Automatik-Getriebe der eingangs ge
nannten Art anzugeben, bei dem dieser Nachteil nicht auftritt.
Diese Aufgabe wird mit einem Automatik-Getriebe gelöst, das die im Anspruch
1 genannten Merkmale aufweist. Erfindungsgemäß zeichnet sich dieses Auto
matik-Getriebe dadurch aus, daß der Rückführkreis, der vom Drehzahlüberset
zungsmittel und/oder von der Getriebesteuerung abgeht, und der Abström
kreis, der von der Volumenstromregeleinrichtung abgeht und die Abregelmen
ge führt, in einer Zusammenführung münden, die sich in einem gemeinsamen
Rücklaufkreis fortsetzt. Die vom Hochdruckbereich rückgeführte abgeregelte
Menge des Arbeitsmediums und die Abregelmenge von der Volumenstromre
geleinrichtung werden also zusammengeführt. Damit steht nun die abgeregelte
Menge des Arbeitsmediums abzüglich Leckagen, Verbrauch usw. und die
Abregelmenge selbst zur Verfügung, um die Schmier- und Kühlstellen zu ver
sorgen. Die Gesamtmenge im Rücklaufkreis ist in erster Näherung von der
Drehzahl des Motors abhängig, an den das Automatik-Getriebeangeschlossen
ist. Der Kühl- und Schmiermediumbedarf ist bei leistungsübertragenden Ele
menten, beispielsweise das Drehzahlübersetzungsmittel, auch von der Mo
tordrehzahl abhängig, da die maximal zu übertragende Leistung mit zuneh
mender Motordrehzahl nahezu linear zunimmt. Aus diesem Grund harmoniert
die zur Verfügung gestellte Menge des Arbeitsmediums mit dem Mediumbe
darf der Kühl- und Schmierstellen, so daß es möglich ist, auch bei hohen Mo
tordrehzahlen die entstehende Wärme mit dem Schmier- und Kühlmedium
abzuführen. Mit anderen Worten, obwohl für die Getriebesteuerung und das
Drehzahlübersetzungsmittel über den gesamten Drehzahlbereich des Motors
ein konstanter Volumenstrom bereitgestellt werden kann, können die Schmier-
und Kühlstellen motordrehzahlabhängig mit einer größeren Menge an Arbeits
medium versorgt werden, da die Fördereinrichtung mit der Motordrehzahl an
getrieben ist und mit steigender Drehzahl größere Mengen fördert, die jedoch
an der Volumenstromregeleinrichtung in den Abströmkreis geleitet werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß vom Rück
laufkreis ein Aufladekreis zum Ansaugbereich der Fördereinrichtung führt. Aus
dem Rücklaufkreis, der also das vom Hochdruckbereich kommende Arbeits
medium und die Abregelmenge führt, wird also neben der Kühl- und/oder
Schmierstelle auch der Ansaugbereich der Förderpumpe versorgt, so daß
dieser aufgeladen werden kann, um das Geräuschverhalten der Förderein
richtung zu verbessern.
Bevorzugt wird weiterhin, daß vom Rücklaufkreis zumindest ein Kühl- und/oder
Schmierkreis abgeht, der zu der zumindest einen Kühl- und/oder Schmierstelle
führt. Über den Rücklaufkreis wird also sowohl die zumindest eine Kühl-
und/oder Schmierstelle als auch der Ansaugbereich der Fördereinrichtung mit
dem Medium versorgt.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß im
Rückführkreis ein Kühler und/oder Wandler angeordnet ist und daß die Zu
sammenführung des Rückführkreises und des Abströmkreises stromabwärts
des Kühlers beziehungsweise Wandlers liegt. Dadurch wird verhindert, daß
durch den Wandler beziehungsweise Kühler eine zu hohe Menge des Arbeits
mediums geleitet wird. Insbesondere bei kaltem Arbeitsmedium würden die
erhöhten Rückstaudrücke möglicherweise zu einer Beschädigung des Wand
lers beziehungsweise des Kühlers führen. Da jedoch der Wandler bezie
hungsweise der Kühler lediglich im Rückführkreis angeordnet ist, durch den
also nur die abgeregelte Ölmenge abzüglich der Steuerungsleckage und der
dynamischen Volumenstromanforderungen fließt, werden der Wandler bezie
hungsweise der Kühler vor Beschädigung durch zu hohe Mediumdrücke ge
schützt.
Selbstverständlich ist es möglich, über den Rückführkreis mehrere Kühl-
und/oder Schmierstellen über jeweils einen Schmierkreis zu versorgen. Bevor
zugt wird dabei, daß sämtliche Kühl- und/oder Schmierstellen parallel vom
Rücklaufkreis versorgt sind. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist auch
vorgesehen, daß der Aufladekreis parallel zu der zumindest einen Kühl-
und/oder Schmierstelle liegt. Durch die Parallelschaltung der Kühl- und/oder
Schmierstellen und des Aufladekreises kann die jeweils erforderliche Menge
des rückfließenden Arbeitsmediums an der entsprechenden Schmierstelle
bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem stromabwärts der
Zusammenführung, also im Rücklaufkreis, eine Umschalteinrichtung angeord
net ist, so daß wahlweise zumindest ein Teilstrom des Rücklaufkreises auf eine
Kühl- beziehungsweise Schmierstelle oder zum Ansaugbereich der Förderein
richtung geschaltet werden kann. Damit ist es möglich, Schmierstellen, die nur
kurzzeitig einen bestimmten Mediumbedarf haben, über die Umschalteinrich
tung mit dem Medium zu versorgen. Wird an dieser Schmierstelle kein Medium
mehr benötigt, kann auf den Aufladekreis umgeschaltet und der Ansaugbe
reich der Fördereinrichtung wieder aufgeladen werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die zumindest eine Kühl-
und/oder Schmierstelle eine Anfahrkupplung ist. Insbesondere ist dabei vorge
sehen, daß die Umschalteinrichtung wahlweise die Anfahrkupplung mit
Schmiermedium oder den Ansaugbereich der Fördereinrichtung versorgt. So
mit kann die Anfahrkupplung kurzzeitig mit Schmiermedium versorgt werden.
Die erforderliche Menge an Schmiermedium der Anfahrkupplung ist direkt
proportional zum übertragenen Drehmoment und dem Schlupf zwischen An-
und Abtrieb der Anfahrkupplung. Der erforderliche Kühlmediumbedarf geht
jedoch gegen Null, sobald die Kupplung vollständig geschlossen ist. In diesem
Fall kann besonders vorteilhaft mittels der Umschalteinrichtung die Menge an
Schmiermedium nur zum Zeitpunkt des Bedarfs an der Kupplung zur Verfü
gung gestellt und ansonsten zur Aufladung der Fördereinrichtung benutzt wer
den.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in jedem Schmier
kreis und dem Aufladekreis ein hydraulischer Widerstand liegt. Durch Wahl der
hydraulischen Widerstände, beispielsweise Drossel, Blende oder dergleichen,
kann so jeder Schmierstelle die erforderliche Menge an Schmiermedium zu
geführt werden.
Ist die Umschalteinrichtung vorgesehen, wird vorzugsweise der hydraulische
Widerstand im Schmierkreis für die Anfahrkupplung und der hydraulische Wi
derstand in dem Aufladekreis gleich bemessen. Somit ist der resultierende
Gesamtwiderstand unabhängig davon, in welcher Schaltstellung die Umschalt
einrichtung vorliegt. Dadurch ist es in jeder Schaltstellung gewährleistet, daß
die Schmierstellen mit der erforderlichen Menge an Schmiermedium versorgt
werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die parallel
geschalteten hydraulischen Widerstände so bemessen sind, daß durch den
resultierenden hydraulischen Gesamtwiderstand ein minimal erforderlicher
Systemdruck des Arbeitsmediums nicht überschritten ist. Das heißt, daß der
resultierende hydraulische Gesamtwiderstand so ausgelegt ist, daß im System
der minimale Systemdruck auch erreicht werden kann. Um dies zu realisieren,
kann beispielsweise auch ein Druckbegrenzungsventil im Rücklaufkreis ange
ordnet sein, welches den Druck im Rücklaufkreis zu einem Bereich mit niede
rem Druck entlastet. Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß die Druckentla
stung in den Aufladekreis erfolgt, so daß das über das Druckbegrenzungsventil
abfließende Medium zur Aufladung der Fördereinrichtung verwendet werden
kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Umschalteinrichtung über
ein Schaltventil angesteuert, um entweder die Anfahrkupplung oder den Aufla
dekreis mit dem Medium zu versorgen.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der die Umschalteinrich
tung zusätzlich eine Druckbegrenzungsfunktion aufweist. Somit ist es möglich,
die Menge an Schmiermedium beziehungsweise die Auflademenge bedarfs
mäßig einzustellen. Bevorzugt wird dabei, daß die Umschalteinrichtung über
ein Proportionalventil angesteuert ist, um einen variablen Druckbegrenzungs-
Wert an der Umschalteinrichtung einstellen zu können. Insbesondere erfolgt
die Ansteuerung der Umschalteinrichtung beziehungsweise der Druckbegren
zungsfunktion abhängig von der Motordrehzahl, vom Schlupf der Anfahrkupp
lung und/oder der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, welches das Automa
tik-Getriebe aufweist. Die Einstellung des Druckbegrenzungs-Wertes kann
stufenlos oder gestuft erfolgen. Das Umschaltventil mit integrierter Druckbe
grenzungsfunktion ist vorzugsweise als Umschaltventil mit Druckbegren
zungsfunktion realisiert, welches in verschiedensten Ausführungsformen in der
DE 199 22 232.0 beschrieben ist. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele
des Umschaltventils mit integrierter Druckbegrenzungsfunktion sind in den
Fig. 8 bis 14 in der DE 199 22 232.0 wiedergegeben.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Automatik-Getriebe ein
stufenloses Getriebe, welches insbesondere ein Drehzahlübersetzungsmittel
aufweist, das als sogenanntes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe realisiert
ist.
Ist die Umschalteinrichtung beim Abstellen des Kraftfahrzeugs in einer Schalt
stellung, bei der der Ansaugbereich der Fördereinrichtung direkte Verbindung
zu einer Schmierstelle aufweist, könnte unter Umständen, insbesondere bei
kalten Umgebungstemperaturen, über diese Schmierstelle Luft angesaugt
werden, wenn die Fördereinrichtung in Betrieb genommen, also das Fahrzeug
gestartet und bewegt wird. Um dies zu vermeiden, ist im Aufladekreis für den
Ansaugbereich ein Mindestdruckventil angeordnet, das den Aufladekreis erst
ab einem vorgegebenen Druckunterschied zwischen Rücklauf- und Auflade
kreis freigibt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist das Mindestdruckventil als Sitzventil ausgebil
det, um den Ansaugbereich der Fördereinrichtung dicht gegenüber einer
Schmierstelle abzuschließen.
In einer Weiterbildung weist das Mindestdruckventil einen in einer Ventilboh
rung geführten, gegen die Kraft einer Federeinrichtung verlagerbaren Steuer
kolben auf, der innerhalb der Ventilbohrung so verlagerbar ist, daß in einer
Steuerkolbenstellung der Ansaugbereich abgeschlossen und in der anderen
Ventilstellung der Aufladekreis freigegeben ist.
Bevorzugt ist das Mindestdruckventil mit einem Steuerkolben ausgestattet, der
als Stufenkolben realisiert ist. Entsprechend ist die Ventilbohrung als Stufen
bohrung ausgebildet. Somit kann auf einfache Art und Weise der Ventilsitz des
Mindestdruckventils im Übergangsbereich der Stufe der Ventilbohrung liegen,
auf die die Stufe des Steuerkolbens trifft, wobei die Stufe des Steuerkolbens
die Sitzfläche aufweist. Dadurch, daß die Sitzfläche, also die Dichtfläche, am
Steuerkolben an der Stufe vorgesehen ist, kann diese Dichtfläche sehr leicht
geschliffen werden, beispielsweise mit einer Stufenschleifscheibe, wodurch
sich ein sehr guter Stirnlauf bezogen auf die Steuerkolbenachse ergibt.
Sollte es aufgrund von hohen Flächenpressungen am Ventilsitz oder an der
Sitzfläche erforderlich sein, kann zumindest die Sitzfläche durch ein ver
schleißfestes Einsatzteil gebildet sein. Der Steuerkolben und das die Ventil
bohrung aufweisende Gehäuse werden dabei vorzugsweise aus Materialien
hergestellt, die Wärmeausdehnungskoeffizienten derart besitzen, daß der
Kolben in der Ventilbohrung auch bei unterschiedlichen Arbeitstemperaturen
dichtend geführt ist, um die Leckage zu vermeiden, zumindest jedoch gering zu
halten.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Ventilsitz
angespiegelt ist. Mit anderen Worten, es wird an der Stufe der Ventilbohrung
eine umlaufende Ausnehmung eingebracht, also eine Ringstufe ausgebildet,
die zum Steuerkolben hin randoffen ausgebildet ist. Damit werden gute Stirn
laufeigenschaften der Ventilsitzkante in Bezug auf die zylindrische Ventilboh
rung erreicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Einsatzteil als Ring ausge
bildet und kann so auf den Kolben aufgeschoben werden. Besonders bevor
zugt wird dabei eine Ausführung des Steuerkolbens, bei der er an seiner dem
Ventilsitz zugewandten Seite einen größeren Durchmesser besitzt als an der
dem Ventilsitz abgewandten Seite und daß der Durchmesser des Steuerkol
bens an der dem Ventilsitz abgewandten Seite kleiner ist als der Innendurch
messer des Rings. Somit kann das Einsatzteil leicht über diesen Bereich des
Kolbens geschoben werden, um an der Stufe beziehungsweise Sitzfläche
angebracht zu werden. Damit kann das Einsatzteil als geschlossener Ring
bereitgestellt werden, der lediglich auf den Steuerkolben aufgesetzt wird. Ins
besondere ist bei der Herstellung des Steuerkolbens mit dem Einsatzteil vor
gesehen, daß zunächst das Einsatzteil an der Stufe, also an der Sitzfläche des
Steuerkolbens angebracht wird, und daß anschließend die Feinbearbeitung
des Einsatzteils zusammen mit der Stirnfläche des Kolbens durchgeführt wer
den kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Automatik-
Getriebes, und
Fig. 5 und 6 jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Mindestdruckventils
eines Automatik-Getriebes.
Im folgenden wird rein beispielhaft davon ausgegangen, daß es sich bei dem
Automatik-Getriebe um ein stufenloses Getriebe handelt, bei dem das Dreh
zahlübersetzungsmittel stufenlos ausgebildet, vorzugsweise als sogenanntes
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe realisiert ist. Ein derartiges Drehzahl
übersetzungsmittel ist ebenfalls in den eingangs erwähnten Dokumenten DE
198 26 747 A1 und DE 195 46 293 A1 näher beschrieben. Selbstverständlich
können auch andere Drehzahlübersetzungsmittel verwendet werden.
Fig. 1 zeigt ein Automatik-Getriebe 1, von dem der Einfachheit halber für die
Erfindung wesentliche Teile, jedoch diese teilweise auch stark vereinfacht,
wiedergegeben sind. Das Getriebe 1 besitzt eine Fördereinrichtung 2, die über
einen Filter 3 Arbeitsmedium aus einem Reservoir 4 über einen Versorgungs
kreis 5 zu einer Getriebesteuerung 6 fördert, die ein Drehzahlübersetzungs
mittel 7 steuert. Vom Drehzahlübersetzungsmittel 7 führt ein Rückführkreis 8
das aus dem Hochdruckbereich (Getriebesteuerung 6 und Drehzahlüberset
zungsmittel 7) anfallende Arbeitsmedium über noch zu beschreibende Kompo
nenten zum Reservoir 4 zurück. Dem Drehzahlübersetzungsmittel 7 nachge
ordnet ist im Rückführkreis 8 vorzugsweise ein Wandler 9, dem stromabwärts
ein Kühler 10 für das Arbeitsmedium nachgeschaltet sein kann. An den Kühler
10 beziehungsweise an den Rückführkreis 8 schließt sich ein Rücklaufkreis 11
an, der eine Zusammenführung 12 besitzt, die den Rückführkreis 11 und einen
Abströmkreis 13 zusammenführt. Der Abströmkreis 13 geht von einer Volu
menstromregeleinrichtung 14 aus, die den im Versorgungskreis 5 vorliegenden
Volumenstrom des Arbeitsmediums auf einen vorgebbaren Wert einstellt, so
daß fördermengenunabhängig der Getriebesteuerung 6 und dem Drehzahl
übersetzungsmittel 7 ein im wesentlichen konstanter abgeregelter Volumen
strom an Arbeitsmedium zugeführt werden kann. Hierzu weist die Volumen
stromregeleinrichtung 14, die als Volumenstromregelventil 15 ausgebildet sein
kann, eine Verbindung 16 mit dem Versorgungskreis 5 auf. Im Versorgungs
kreis 5 ist noch ein hydraulischer Widerstand 17 angeordnet, wobei stromauf-
und stromabwärts des hydraulischen Widerstands 17 jeweils eine Verbin
dungsleitung 16 und 16' abgeht, die zu Druckrückführungsflächen 18 und 19
des Stromregelkolbens 20 des Volumenstromregelventils 15 führen. Die Ver
bindungsleitung 16', über die die Druckrückführungsfläche 18 beaufschlagt
wird, führt weiter zu einem sogenannten Druckpiloten 21, der den maximalen
Arbeitsmediumdruck im Versorgungskreis 5 begrenzt, also als Druckbegren
zungsventil ausgebildet ist. Bei Ansprechen des Druckpiloten 21 gibt sein fe
derbelasteter Ventilkörper 22 eine Öffnung 22' frei, so daß Arbeitsmedium zum
Ansaugbereich 23 der Fördereinrichtung 2 zurückgeführt wird. Es fließt jedoch
nicht der gesamte Volumenstrom über den Druckpiloten 21, vielmehr wird
durch das Ansprechen des Druckpiloten 21 der auf die Druckrückführungsflä
che 18 wirkende Druck des Arbeitsmediums reduziert, so daß der Steuerkolben
entgegen der Kraft einer Feder 24 bewegt wird, wodurch der Abströmkreis 13
freigegeben wird, also das Arbeitsmedium aus dem Versorgungskreis 5 über
den Abströmkreis 13 geführt wird.
Das Drehzahlübersetzungsmittel 7 weist noch - schematisch angedeutet - eine
der Krafteinleitung dienende Antriebswelle 7' und eine Abtriebswelle 7" auf,
wobei Antriebs- und Abtriebswelle je nach eingestelltem Übersetzungsverhält
nis unterschiedliche Drehzahlen aufweisen können. Der Abtriebswelle 7"
nachgeschaltet sind vorzugsweise noch Kupplungen für Vorwärts- und Rück
wärtsfahrt des Kraftfahrzeugs, welches das Automatik-Getriebe 1 aufnehmen
kann.
Am Versorgungskreis 5 ist noch ein Druckminderventil 25 angeschlossen, das
an seinem Ausgang 26 einen Vorsteuerdruck V bereitstellt, der verwendet wird,
um Magnetventile im Automatikgetriebe 1 einzustellen.
Vom Rücklaufkreis 11, in dem das Arbeitsmedium aus dem Rückführkreis 8
und dem Abströmkreis 13 zusammenfließt, werden zumindest eine, hier drei,
Kühl- und/oder Schmierstellen 27, 28 und 29 des Automatik-Getriebes 1 mit
Arbeitsmedium versorgt, das somit auch zur Kühlung und/oder Schmierung
verwendet wird. Die Kühlstelle 27 ist beispielsweise die Kühlung des Drehzahl
übersetzungsmittels 7. Die Kühl- und Schmierstelle 28 führt beispielsweise zu
einem Stirnrad des Getriebes 1; die Kühl- und Schmierstelle 29 zu einer soge
nannten Fliehölhaube. Die vom Rücklaufkreis 11 abgehenden Schmierkreise
30, 31 und 32 sind parallel geschaltet. In jedem Schmierkreis 30, 31 und 32 ist
ein hydraulischer Widerstand 33, 34 und 35 angeordnet. Die hydraulischen
Widerstände 33 bis 35 sind so gewählt, daß jeder Schmierstelle notwendige
Menge an Arbeitsmedium erhält.
Am Rücklaufkreis 11 ist eine weitere Kühl- und Schmierstelle 36 angeschlos
sen, die vorzugsweise von einem hier nicht dargestellten Kupplungsscheiben
satz einer Anfahrkupplung des Getriebes 1 gebildet ist. Die Schmierstelle 36 ist
über einen weiteren Schmierkreis 37 am Rücklaufkreis 11 angeschlossen. Im
Schmierkreis 37 ist ebenfalls ein hydraulischer Widerstand 38 vorgesehen.
Schließlich versorgt der Rücklaufkreis 11 einen Aufladekreis 39, der zum An
saugbereich 23 der Fördereinrichtung 2 führt. Im Aufladekreis 39 ist ebenfalls
ein hydraulischer Widerstand 40 angeordnet. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß
sämtliche Schmierkreise 30 bis 32 und 37 und der Aufladekreis 39 parallel
geschaltet sind, wobei durch die hydraulischen Widerstände 33 bis 35, 38 und
40 die Durchflußmenge des Arbeitsmediums entsprechend den Anforderungen
eingestellt ist. Die parallel geschalteten Widerstände 33 bis 35, 38 und 40 sind
vorzugsweise so bemessen, daß ihr resultierender hydraulischer Gesamtwi
derstand einen minimal erforderlichen Systemdruck des Arbeitsmediums zu
läßt.
Aus Fig. 1 ist noch ersichtlich, daß die Zusammenführung 12 stromabwärts
des Kühlers 10 beziehungsweise Wandlers 9 liegt, wodurch durch den Wand
ler 9 und den Kühler 10 lediglich die Menge an Arbeitsmedium fließt, welche
aus dem Versorgungskreis 5 über die Getriebesteuerung 6 und das Drehzahl
übersetzungsmittel 7 zurückfließt, also maximal die im Versorgungskreis 5
vorliegende abgeregelte Menge des Arbeitsmediums, die über die Volumen
stromregeleinrichtung 14 eingestellt wird.
Es zeigt sich, daß durch die Zusammenführung des Rückführkreises 8 und des
Abströmkreises 13 in der Zusammenführung 12 der Rücklaufkreis 11 gebildet
werden kann, in dem das aus dem Hochdruckbereich rückfließende Arbeits
medium und die Abregelmenge des Arbeitsmediums gemeinsam vorliegen, die
dann zur Kühlung und Schmierung von im Getriebe 1 befindlichen Teilen und
zur Aufladung des Ansaugbereichs 23 der Fördereinrichtung 2 verwendet wer
den kann. Somit kann erreicht werden, daß sämtliche Kühl- und Schmierstellen
27 bis 29 und 36 sowie der Ansaugbereich 23 ausreichend mit Arbeitsmedium
versorgt werden.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Automatik-Getriebes 1.
Gleiche beziehungsweise gleichwirkende Teile wie in Fig. 1 sind mit den
selben Bezugszeichen versehen. Auf deren Beschreibung wird daher verwie
sen.
Im Unterschied zum Automatik-Getriebe 1 nach Fig. 1 weist das Automatik-
Getriebe 1 nach Fig. 2 im Rücklaufkreis 11 eine der Zusammenführung 12
nachgeschaltete Umschalteinrichtung 41 auf, die vorzugsweise als 3-/2-
Wegeventil ausgebildet ist. Eingangsseitig ist die Umschalteinrichtung 41 an
den Rücklaufkreis 11 angeschlossen. Am Ausgang 42 der Umschalteinrichtung
41 ist die Schmierstelle 36, also vorzugsweise die Anfahrkupplung ange
schlossen, es kann also der Schmierkreis 37 mit Arbeitsmedium versorgt wer
den. Am Ausgang 43 ist der Aufladekreis 39 angeschlossen. Je nach Betriebs
stellung der Umschalteinrichtung 41 wird also Arbeitsmedium zum Schmier
kreis 37 oder zum Aufladekreis 39 geleitet. Angesteuert wird die Umschaltein
richtung 41 über ein Schaltventil 44. Insbesondere ist die Umschalteinrichtung
41 mit einem in einer Ventilbohrung geführten Umschaltkolben 45 realisiert,
der einerseits gegen die Kraft einer Federeinrichtung 46 und auf seiner ande
ren Seite über das Schaltventil 44 angesteuert werden kann. Mittels der Um
schalteinrichtung 41 kann also je nach Anforderung an den Rücklaufkreis 11
der Aufladekreis 39 oder der Schmierkreis 37 angeschlossen werden. Insbe
sondere ist dabei vorgesehen, daß der Schmierkreis 37 versorgt wird, wenn
das Kraftfahrzeug im Anfahrbetrieb ist, also die Anfahrkupplung Schlupf auf
weist, so daß eine Kühlung des Kupplungsscheibensatzes erfolgen muß. Ist
der Anfahrvorgang abgeschlossen, schaltet das Schaltventil 44 die Umschalt
einrichtung 41 um, so daß der Rücklaufkreis 11 mit dem Aufladekreis 39 ver
bunden ist, um den Ansaugbereich 23 der Fördereinrichtung 2 aufzuladen. Da
der Anfahrvorgang lediglich kurze Zeit dauert, ist es also notwendig, nur wäh
rend dieser kurzen Zeitdauer die Anfahrkupplung mit Schmier- beziehungswei
se Kühlmedium zu versorgen.
Bevorzugt sind im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die hydraulischen Wider
stände 38 und 40 mit dem gleichen Widerstandswert ausgestattet. Somit bleibt
der resultierende Gesamtwiderstand im Rücklaufkreis 11 - unabhängig von der
Schaltstellung der Umschalteinrichtung 41 - konstant. Damit bleibt auch die
Menge des Schmiermediums in den Schmierkreisen 30, 31 und 32 gleich,
unabhängig davon, ob der Schmierkreis 37 oder der Aufladekreis 39 versorgt
wird. Da aus dem Rücklaufkreis 11 auch die Schmierkreise 30 bis 32 versorgt
werden, schaltet die Umschalteinrichtung 41 lediglich einen Teilstrom des
Rücklaufkreises 11 entweder auf den Schmierkreis 37 oder den Aufladekreis
39.
Beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Automatikgetriebes 1
sind wie in den vorangegangenen Fig. 1 und 2 die gleichen beziehungs
weise gleichwirkenden Teile mit den selben Bezugszeichen versehen.
Das Ausführungsbeispiel des Automatik-Getriebes 1 nach Fig. 3 unterschei
det sich von dem in Fig. 2 dargestellten lediglich dadurch, daß der Rücklauf
kreis 11 über ein Druckbegrenzungsventil 46 mit dem Aufladekreis 39 verbind
bar ist. Bei entsprechendem Druck öffnet also das Druckbegrenzungsventil 46
eine Verbindung vom Rücklaufkreis 11 zum Aufladekreis 39. Bevorzugt ist die
Einleitung am Aufladekreis 39 dem hydraulischen Widerstand 40 stromabwärts
nachgeordnet, damit sich das über das Druckbegrenzungsventil 46 geführte
Arbeitsmedium direkt in den Tank beziehungsweise in den Aufladebereich 23
der Fördereinrichtung 2 entspannen kann.
In Fig. 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Automatik-Getriebes 1
gezeigt. Gleiche beziehungsweise gleichwirkende Teile sind in Fig. 4 mit den
selben Bezugszeichen versehen wie in den Fig. 1 bis 3.
Fig. 4 zeigt, daß der Rückführkreis 8 von der Getriebesteuerung 6 zum
Wandler 9 führt. Diese Ausgestaltung liegt daran, daß sich der Rückführkreis 8
vorzugsweise an das letzte druckbegrenzende Ventil im Hochdruckkreis an
schließt. Bei den Fig. 1 bis 3 ist das letzte druckbegrenzende Ventil ein
sogenannter Drehmomentfühler, der bei Kegelscheibenumschlingungsgetrie
ben eingesetzt wird, um den Anpreßdruck des Umschlingungsmittels an den
Kegelscheiben einzustellen. Der Drehmomentfühler (nicht dargestellt) wirkt in
den Automatik-Getrieben 1 nach Fig. 1 bis 3 als Druckbegrenzungsventil,
so daß sich der Rückführkreis 8 an den Drehmomentfühler anschließt. Im
Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist das letzte druckbegrenzende Ventil je
doch in der Getriebesteuerung 6 angeordnet und beispielsweise als kombi
niertes Umschalt- und Druckbegrenzungsventil ausgebildet. Der Drehmo
mentfühler des Drehzahlübersetzungsmittels 7 wirkt in dieser Ausgestaltung
als Druckminderventil. Mithin schließt sich der Rückführkreis 8 an die Getrie
besteuerung 6 an.
Anstelle der Umschalteinrichtung 41, die lediglich eine Umschaltfunktion auf
weist, ist beim Automatik-Getriebe 1 nach Fig. 4 eine Umschalteinrichtung 41'
verwendet, die eine integrierte Druckbegrenzungsfunktion aufweist. Derartige
Umschaltventile mit Druckbegrenzungsfunktion sind in der DE 199 22 232.0
anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben und können bei der vor
liegenden Erfindung die Umschalteinrichtung 41' bilden. Angesteuert wird die
Umschalteinrichtung 41' über ein Proportionalventil 46. In der in Fig. 4 ge
zeigten Stellung des Umschaltkolbens 45' ist eine Verbindung vom Rücklauf
kreis 11 zum Schmierkreis 37 realisiert. Die Druckbegrenzungsfunktion wird
dadurch bereitgestellt, daß der Umschaltkolben 45' eine Querbohrung 46 be
sitzt, die den Umschaltkolben 45' im wesentlichen quer zu seiner Längser
streckung durchsetzt. Damit wirkt der im Rücklaufkreis 11 herrschende Druck
auf eine Steuerfläche 47, so daß der Druck des Arbeitsmediums im Rücklauf
kreis 11 in Richtung der Federkraft der Feder 48 wirkt, die den Umschaltkolben
41' beaufschlagt. Erreicht der Druck einen vorgebbaren Wert, wird der Um
schaltkolben 45' im Bild nach links verschoben, so daß seine Steuerkante die
Verbindung zwischen Rücklaufkreis 11 und Aufladekreis 39 herstellt, wodurch
die Druckentlastung vom Rücklaufkreis in den Aufladekreis 39 erfolgt.
Dadurch, daß das Proportionalventil 46 zur Ansteuerung der Umschalteinrich
tung 45' vorgesehen ist, kann der Druckbegrenzungs-Wert variabel eingestellt
werden. Alternativ kann über das Proportionalventil 46 der Druckbegrenzungs-
Wert auch konstant gehalten werden. Mittels der kombinierten Umschalt- und
Druckbegrenzungsfunktion der Umschalteinrichtung 41' kann die Druckbegren
zungsfunktion entweder für den Schmierkreis 37 oder für den Aufladekreis 39
bereitgestellt werden. Selbstverständlich kann auch eine Druckbegrenzungs
funktion realisiert werden, die in jeder Schaltstellung wirkt. Die Druckbegren
zungsfunktion kann also wahlweise in beiden Umschaltrichtungen wirksam
sein.
Im Aufladekreis 39 in Fig. 4 ist noch ein sogenanntes Mindestdruckventil 50
angeordnet, welches als Sitzventil ausgebildet ist. Das Mindestdruckventil 50
weist einen gegen die Kraft einer Feder 51 verlagerbaren Steuerkolben 52 auf,
der in einer Ventilbohrung 53 geführt ist. Eine Steuerfläche 54 des Steuerkol
bens 52 wird über eine Dämpfungsdüse 54 mit dem Arbeitsmedium aus dem
Rücklaufkreis 11 beaufschlagt, sofern die Umschalteinrichtung 41' in der
Schaltstellung vorliegt, in der der Rücklaufkreis 11 mit dem Aufladekreis 39
verbunden ist.
Das Mindestdruckventil arbeitet als sogenanntes Differenzdruckventil, das die
Mediumverbindung zwischen Ausgang 43 und Ansaugbereich 23 dann frei
gibt, wenn der Druckunterschied in beiden Teilleitungen T einen entsprechen
den Wert annimmt, der über eine Einstelleinrichtung 55 über die Vorspannung
der Feder 51 eingestellt werden kann. Das Mindestdruckventil 50 ist im Aufla
dekreis 39 deshalb vorgesehen, daß beim Betriebsbeginn der Fördereinrich
tung 2 keine Luft über eine Schmierstelle 27 bis 29 beziehungsweise 36 ange
saugt werden kann, wenn die Umschalteinrichtung 41' in entsprechender Um
schaltkolbenstellung vorliegt. Das Mindestdruckventil wird also zwischen Um
schalteinrichtung 41' und Ansaugbereich 23 der Fördereinrichtung angeordnet,
so daß sichergestellt ist, daß bei einem maximal möglichen Unterdruck von 1
bar kein Ansaugen von Luft über die Schmierstellen stattfinden kann.
Fig. 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Mindestdruckventils 50. Die
Ventilbohrung 53 ist von einem Stopfen 56 verschlossen, der mit einem um
laufenden Dichtelement 57 in der Ventilbohrung 53 eingesetzt ist. Die Ventil
bohrung 53 ist gestuft ausgebildet und weist drei Bereiche mit unterschiedli
chem Durchmesser auf. Ein erster Bereich besitzt den Durchmesser d1; ein
zweiter Bereich weist den Durchmesser d2 und ein dritter Bereich den Durch
messer d3 auf. Ferner sind um die Ventilbohrung Ringkanäle 58 und 59 reali
siert, wobei der Ringkanal 58 zum Ausgang 43 der Umschalteinrichtung 41'
führt und der Ringkanal 59 mit dem Ansaugbereich 23 der Fördereinrichtung 2
verbunden ist. Angrenzend an den Ringkanal 59 ist im Bereich des Durchmes
sers d2 ein Ventilsitz 60 ausgebildet, der - zur Mittellängsachse 61 der Ventil
bohrung 53 gesehen - schräg verläuft. Der Ventilsitz 60 wird also von einer
Seitenwandung des Ringkanals 59 gebildet. Ausgehend vom Durchmesser d1
der Ventilbohrung 53 befindet sich der Ventilsitz 60 also an der Stufe bezie
hungsweise am Übergang zum Durchmesser d2. Der Ventilsitz 60 ist ange
spiegelt, das heißt, daß in die Seitenwandung des Ringkanals 59 eine umlau
fende Ausnehmung 61 eingebracht ist, die in Richtung der Längsachse 61
randoffen ausgebildet ist.
Der Steuerkolben 52 ist ebenfalls gestuft ausgebildet. Ein erster Durchmesser
d4 des Steuerkolbens 52 ist so gewählt, daß der Steuerkolben im Bereich des
ersten Durchmessers d1 der Ventilbohrung 53 dichtend geführt ist. An den
Bereich mit Durchmesser d4 schließt sich ein weiterer Bereich des Steuerkol
bens 52 an, der einen Durchmesser d5 besitzt. An diesen Bereich schließt sich
über eine Stufe 62 ein Bereich des Steuerkolbens an, der einen Durchmesser
d6 besitzt, der so gewählt ist, daß er in der Ventilbohrung 53 im Bereich mit
dem Durchmesser d3 dichtend geführt ist. Die Stufe 62 am Steuerkolben 52 ist
schräg abfallend ausgebildet. Die Schräge der Stufe 52 ist insbesondere so
gewählt, daß die Schräge des Ventilsitzes 60 parallel dazu verläuft. Die Stufe
62 bildet also in dem zum Ventilsitz 6 parallelen Bereich eine Sitzfläche 63
aus, die mit dem Ventilsitz 60 dichtend zusammenwirkt. Es ist ersichtlich, daß
der Ventilsitz beziehungsweise die Sitzfläche 63 einen Durchmesser aufweist,
der größer ist als der Durchmesser d3 oder d2 beziehungsweise d6 und kleiner
ist als der Durchmesser d1 beziehungsweise d5. Damit ergibt sich eine geteilte
Druckrückführungsfläche 54, die aus der Stirnseite 64 des Steuerkolbens und
dem Ring 65 an der Stufe 62 gebildet ist.
Der Steuerkolben 52 weist außerdem noch eine Querbohrung 66 auf, die den
Ringraum 59 mit einem Druckraum 67 verbindet, der vom Stopfen 56, von der
Ventilbohrung 53 und dem Steuerkolben 52 umschlossen wird. Dadurch liegt
an einer zweiten Druckrückführungsfläche 68 des Steuerkolbens - bei ge
schlossenem Mindestdruckventil 50 - der von der Fördereinrichtung 2 erzeugte
Unterdruck an. Ist das Ventil geöffnet, also die Sitzfläche 63 vom Ventilsitz 60
abgehoben, liegt an der zweiten Druckrückführungsfläche 68 der Druck aus
dem Rücklaufkreis 11 an.
In einer Axialbohrung, deren Boden einen Teil der zweiten Druckrückführungs
fläche 68 bildet, liegt die Feder 51, die sich mit ihrem einen Ende am Boden
der Axialbohrung abstützt und mit ihrem anderen Ende an der Innenseite des
Stopfens 56 anliegt. Über die Einstelleinrichtung 55 ist die Federvorspannung
einstellbar. Somit ergibt sich ein Differenzdruckventil, welches erst ab einem
bestimmten, einstellbaren Differenzdruck öffnet, also eine Fluidverbindung von
dem Ringraum 58 zum Ringraum 59 ermöglicht. Mithin ist es mit diesem Min
destdruckventil 50 möglich, den Ansaugbereich 23 der Fördereinrichtung 2 mit
dem Rücklaufkreis 11 zu verbinden, wenn der Druckunterschied zwischen dem
Ansaugbereich 23 und dem Rücklaufkreis 11 einen vorgebbaren Wert erreicht
hat.
Fig. 6 zeigt ein Gehäuse 69, welches die Ventilbohrung 53 aufweist. Es ist
ersichtlich, daß das Gehäuse mehrere Lamellen 70 aufweist, die beabstandet
zueinander liegen und etwa senkrecht zur Mittellängsachse 61 verlaufen. In die
Lamellen wird die Ventilbohrung 53 mit ihren unterschiedlichen Durchmessern
d1 bis d3 eingebracht, wofür vorzugsweise ein Stufenwerkzeug vorgesehen ist,
damit alle Durchmesser in einem Arbeitsgang hergestellt werden können. Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 weist der Steuerkolben 52
im Bereich seines Durchmesser d5 eine umlaufende Nut auf, in die ein Ein
satzteil 71 eingelegt ist. Das Einsatzteil ist vorzugsweise aus verschleißfestem
Material hergestellt und ringförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser di des
Rings ist etwas größer gewählt als der Durchmesser d6 des Steuerkolbens 52,
damit das ringförmige Einsatzteil 71 über den Steuerkolben 52 geschoben und
so in die ringförmige Ausnehmung eingelegt werden kann.
Es zeigt sich, daß ausgehend vom Durchmesser d6 der Steuerkolben 52 in
seiner Längserstreckung im Durchmesser immer größer wird. Damit ist ge
währleistet, daß er mit einem Stufenwerkzeug leicht hergestellt werden kann.
Ausgehend vom Durchmesser d3 der Ventilbohrung 53 nimmt diese im
Durchmesser weiter ab, so daß auch die Ventilbohrung 53 mit einem Stufen
werkzeug leicht hergestellt werden kann. Insgesamt entstehen so bei der Her
stellung des Mindestdruckventils 50 geringe Fertigungs- beziehungsweise
Formfehler, so daß das Mindestdruckventil 50 eine sehr gute Dichtwirkung
aufweist. Insbesondere die Sitzfläche 63 und der Ventilsitz 60 können mit ge
eigneten Formschleifmitteln hergestellt werden, damit die Dichtwirkung des als
Sitzventil realisierten Mindestdruckventils 50 sehr gut ist.
Die Erfindung betrifft ein Automatik-Getriebe mit einem Drehzahlüberset
zungsmittel, einer Getriebesteuerung für das Drehzahlübersetzungsmittel,
einem von einer Fördereinrichtung mit Arbeitsmedium gespeisten Versor
gungskreis für das Drehzahlübersetzungsmittel, einem vom Drehzahlüberset
zungsmittel und/oder von der Getriebesteuerung abgehenden Rückführkreis
für das Arbeitsmedium, zumindest einer vom Rückführkreis versorgten Kühl-
und/oder Schmierstelle des Getriebes, einer Volumenstromregeleinrichtung,
die im Versorgungskreis angeordnet ist, und mit einem von der Volumenstrom
regeleinrichtung abgehenden Abströmkreis für die Abregelmenge des Arbeits
mediums, das sich dadurch auszeichnet, daß der Rückführkreis und der Ab
strömkreis in einer Zusammenführung münden, die sich in einem Rücklaufkreis
fortsetzt.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die
Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung
und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Aus
bildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des je
weiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung
eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen
der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik
am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die
Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei
lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun
gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteran
sprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste
hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Ab
änderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Ele
mente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kom
bination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemei
nen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebe
nen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Ver
fahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe
entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegen
stand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen,
auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.